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Druckluftschalter
Bei Druckluftschaltern verwendet man zur wirksamen Beblasung des beim Ausschalten entstehenden LichtbogensDüsenkontakte. Diese bestehenin der Regel aus einem vollen und einem hohlen Kontaktstück.
Beim Ausschalten öffnet sich der Kontakt, dann strömt in das hohle Kontaktstück die Druckluft hinein, verlängert den Lichtbogen. kühlt ihn und schafft durch den hohen Druck ein gutes Dielektrikum, so dass nach dem Nulldurchgang des Stromes ein Wiederzünden an der Kontaktstelle weitgehend verhindert wird.
Das hohle Kontaktstück hat nun bei den bekannten Ausführungen meist in der Nähe der kontakte benden Zone engen Querschnitt und erweitert sich in Richtung des Luftstromes. Hiebei entsteht eine Düsenwirkung, die die Blasung des Druckgases unterstützt.
Die Tatsache, dass das Druckgas erst in den Hohlkontakt einströmen kann, wenn der Kontakt sich öffnet, hat zur Folge, dass im ersten Augenblick des Trennens noch keine Luft strömen kann. Aus diesem Grunde können also durch den Lichtbogen Metallspritzer herausgeschleudert werden. Diese können an die Oberfläche der Löschkammer gelangen, die häufig aus Isoliermaterial besteht. Hiebei wird aber, wenn die Spritzer an der Wandung hängen bleiben, die Isolierfähigkeit herabgesetzt. Um dies zu vermeiden, hat man die Berührungsstelle der Kontaktstücke so ausgebildet, dass sich die Düse vom Berührungspunkt aus in Richtung des Luftstromes gesehen zunächst nur wenig erweitert und einen schmalen konischen Spalt mit dem Gegenkontakt bildet. Hiebei wird das Herausspritzen glühender Metallteilchen gebremst, es kann aber nicht völlig verhindert werden.
Diese Ausführung ist ausserdem nur dann möglich, wenn man die engste Stelle der Düse möglichst nahe an die Kontaktstelle heranbringt, um diesen Spalt möglichst lang machen zu können. Am engsten Querschnitt ist aber bekanntlich der Druck während der Blasung am niedrigsten, so dass die dielektrische Festigkeit gerade an dieser Stelle ebenfalls am niedrigsten wird. Dadurch wird die Höhe der zulässigen wiederkehrenden Spannung herabgesetzt. Mit einer solchen Anordnung können daher die heute geforderten hohen Abschaltleistungen nicht bewältigt werden.
Es sind nun Ausführungen bekannt geworden, bei denen die Kontaktdüse den Schaltstift haubenartig übergreift. Dies geschieht zum Zwecke einer besseren Kontaktgabe und der Verstärkung der Düsenwirkung. Bei den bisherigen Ausführungen ist dieses Übergreifen nicht gross genug, um Spritzer von der Wandung abzuhalten. Bei den bekannten Ausführungen ist diese Aufgabe nicht gestellt, weil die Kontakte nicht innerhalb der Löschkammer angeordnet sind. Für Schalter hoher Abschaltleistung muss man aber die Kontakte in die Kammern bringen, vor allem dann, wenn die Schalter im ausgeschalteten Zustand zur Verbesserung der Spannungsisolierung unter Druck bleiben sollen.
Um ein hohes Abschaltvermögen zu erhalten, ist es nötig, den zulässigen Abschaltstrom so hoch wie möglich zu machen und gleichzeitig die Isolierfestigkeit so zu erhöhen, dass auch grosse wiederkehrende Spannungen nicht zu einer Rückzündung führen. Diese beiden Forderungen sind mit den bisherigen Ausführungen nicht in zureichendem Masse erfüllt.
Es wird nun bei einem in einem Isolierstoffgehäuse untergebrachten Düsenkontakt, bei dem die Kontaktdüse denSchaltstift haubenartig übergreift und die engste Düsenstelle ausserhalb der Kontaktzone liegt erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass bei in Richtung der Schaltstiftbewegung bis in die Höhe der Kontaktzone reichender Isolierwand, der haubenartige Düsenteil die Isolierwand gegenüber der Kontaktzone in Richtung der an der Kontaktstelle verlaufenden Tangente abdeckt, und die engste Düsenstelle nahezu um den Betrag desDüsendurchmessers an der Kontaktstelle von dieser entfernt ist und eine Verjüngung um et- wa 20% dieses Durchmessers aufweist.
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Das hohle Kontaktstück macht man hiebei beispielsweise beweglich und das volle fest oder umgekehrt. In der Figur ist eine Anordnung nach der Erfindung dargestellt. Mit l ist die Isolatorwandung der Löschkammer bezeichnet. In dieser ist der Düsenkontakt eingebaut. Er besteht aus dem hohlen Kontaktstück 2 und dem vollen Kontaktstück 3. Das hohle Kontaktstück besitzt einen durch die mit 4, 5 und 6 bezeichneten Punkte charakterisierten Längsschnitt. Man erkennt, dass die engste Stelle des Querschnittes in der Höhe des Punktes 4 liegt. Dadurch entsteht eine Stelle hohen Druckes zwischen den Punkten 4 und 5, sowie zwischen 4 und der Spitze 8 des Kontaktstückes 3. Im Punkt 5 berühren sich die Kontaktstücke 2,3.
Die tangentiale Berührungsfläche ist durch die gestrichelte Linie 7 angedeutet. Das Kontaktstück 2 ist bei 6 schirmartig verlängert, wobei die Tangente 7 durch dieses verlängerte Stück hindurchgeht.
Vor dem Ausschalten steht die Druckluft am Kontakt an ; sobald der Kontakt geöffnet wird, strömt sie in die Düse hinein. Bis aber die Druckluft auf ihre volle Geschwindigkeit kommt, vergeht eine gewisse Zeit, währenddessen Spritzer entstehen. Diese werden durch die Verlängerung 6 abgehalten und können nicht bis zur Wandung 1 gelangen. DerDruck bleibt in der Löschstellung zwischen den Kontaktstücken ge- nügend hoch, da der engste Querschnitt erst an der Stelle 4 liegt. Durch diese Massnahmen kann der Düsenkontakt einen hohen Abschaltstrom bei hoher wiederkehrender Spannung bewältigen.
Man kann die Ausführung so wählen, dass im ersten Augenblick die beiden Kontaktstücke sich gemeinsam bewegen und erst dann sich voneinander abheben.
Die ganze Anordnung hat den Vorteil, dass, wie Versuche gezeigt haben, der Abschaltstrom um etwa 2ouzo und die zulässige wiederkehrende Spannung um 50xtc gegenüber den bekannten Ausführungen höher gewählt werden kann..
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Compressed air switch
In the case of compressed air switches, nozzle contacts are used to effectively blow out the arc that occurs when switching off. These usually consist of a full and a hollow contact piece.
When switching off, the contact opens, the compressed air then flows into the hollow contact piece, extending the arc. cools it and the high pressure creates a good dielectric, so that after the current has passed zero, reignition at the contact point is largely prevented.
The hollow contact piece now has a narrow cross-section in the known designs mostly in the vicinity of the contacting zone and widens in the direction of the air flow. This creates a nozzle effect that supports the blowing of the compressed gas.
The fact that the pressurized gas can only flow into the hollow contact when the contact opens means that no air can flow in the first instant of separation. For this reason, metal splashes can be thrown out by the arc. These can get to the surface of the arcing chamber, which is often made of insulating material. However, if the splashes get stuck on the wall, the insulating capacity is reduced. In order to avoid this, the contact point of the contact pieces has been designed in such a way that the nozzle initially only widens slightly when viewed from the contact point in the direction of the air flow and forms a narrow conical gap with the mating contact. This slows down the splashing out of glowing metal particles, but it cannot be completely prevented.
This design is also only possible if the narrowest point of the nozzle is brought as close as possible to the contact point in order to be able to make this gap as long as possible. At the narrowest cross-section, however, it is known that the pressure during blowing is lowest, so that the dielectric strength is also lowest at this point. This lowers the level of allowable recurring stress. With such an arrangement, therefore, the high disconnection capacities required today cannot be mastered.
Designs have now become known in which the contact nozzle overlaps the switch pin like a hood. This is done for the purpose of better contact and the intensification of the nozzle effect. In the previous versions, this overlapping is not large enough to keep splashes from the wall. In the known designs, this task is not set because the contacts are not arranged within the arcing chamber. For switches with a high breaking capacity, however, the contacts must be brought into the chambers, especially if the switches are to remain under pressure in the switched-off state to improve the voltage insulation.
In order to obtain a high breaking capacity, it is necessary to make the permissible breaking current as high as possible and at the same time to increase the insulation strength so that even large recurring voltages do not lead to backfire. These two requirements are not adequately met with the previous statements.
In the case of a nozzle contact housed in an insulating material housing, in which the contact nozzle overlaps the switching pin like a hood and the narrowest nozzle point is outside the contact zone, it is proposed according to the invention that the hood-like nozzle part opposite the insulating wall in the direction of the switching pin movement up to the height of the contact zone covers the contact zone in the direction of the tangent running at the contact point, and the narrowest nozzle point is removed from the contact point by almost the amount of the nozzle diameter and has a taper of around 20% of this diameter.
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The hollow contact piece is made movable, for example, and the full contact piece fixed or vice versa. In the figure, an arrangement according to the invention is shown. The insulator wall of the quenching chamber is designated by l. The nozzle contact is built into this. It consists of the hollow contact piece 2 and the full contact piece 3. The hollow contact piece has a longitudinal section characterized by the points denoted by 4, 5 and 6. It can be seen that the narrowest point of the cross-section is at the height of point 4. This creates a point of high pressure between points 4 and 5, as well as between 4 and the tip 8 of the contact piece 3. At point 5, the contact pieces 2, 3 touch.
The tangential contact surface is indicated by the dashed line 7. The contact piece 2 is extended like an umbrella at 6, the tangent 7 going through this extended piece.
Before switching off, the compressed air is applied to the contact; as soon as the contact is opened, it flows into the nozzle. However, until the compressed air reaches its full speed, it takes a certain amount of time, during which splashes occur. These are held back by the extension 6 and cannot reach the wall 1. The pressure remains sufficiently high between the contact pieces in the quenching position, since the narrowest cross section is only at point 4. With these measures, the nozzle contact can cope with a high cut-off current with a high recurring voltage.
You can choose the design so that in the first moment the two contact pieces move together and only then lift off from one another.
The whole arrangement has the advantage that, as tests have shown, the cut-off current can be selected to be around 2ouzo higher and the permissible recurring voltage by 50xtc higher than the known designs